吐哈油田三塘湖采油廠馬56區(qū)塊供水可行性分析

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

研究區(qū)行政區(qū)劃隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)巴里坤縣管轄。東南距伊吾縣城約77 km，西南距巴里坤縣城110 km，南距哈密市140 km。馬56區(qū)塊地處戈壁腹地，可依托的道路為三塘湖油田的礦區(qū)內(nèi)部道路和當?shù)卣诮ǖ呐Ｈ聊酌彐?zhèn)公路。為了解決三塘湖采油廠馬56區(qū)塊生產(chǎn)生活用水的問題，在對前人資料收集、水文地質補充調(diào)查、物探、水樣采集測試等工作的基礎上，并結合相關研究成果[1-5]，對區(qū)內(nèi)水文地質條件進行分析，并對研究區(qū)供水的可行性進行分析，分別對地下水的資源量、地下水開采潛力以及水質的適用性進行了評價和計算，進而為吐哈油田三塘湖采油廠馬56區(qū)塊供水井選址提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地質條件概況

1.1 氣象水文

研究區(qū)屬大陸性中溫帶干旱氣候，光照充足，夏季炎熱，冬季寒冷，晝夜溫差大，降水稀少，蒸發(fā)強烈，無霜期長，多大風天氣，氣溫年日變化大等氣候特點。根據(jù)三塘湖氣象站資料，研究區(qū)多年平均氣溫8.3℃，最高氣溫25.7℃，最低氣溫-12.4℃；多年平均降水量41.6 mm；多年平均蒸發(fā)量2 273.7 mm；多年平均相對濕度35%；年平均風速4.6～5.9 m/s，最大風速27～28 m/s，一般以西北風為主；多年平均日照時數(shù)為3 373 h。

研究區(qū)內(nèi)無河流、湖泊、水庫等地表水系分布，也無渠系，只有泉水出露形成小面積的地表水流。區(qū)內(nèi)地下水主要來源于南部莫欽烏拉山的暴雨洪流及側向徑流補給。

1.2 地形地貌

研究區(qū)地勢呈西南高東北低，地勢開闊、平坦，高程范圍為462～1 010 m。地形坡降5%～8%，研究區(qū)地處戈壁荒漠，地表局部有胡楊林、濕地，地表植被不發(fā)育，無耕地。地貌上屬山前沖洪積礫質平原到細土平原區(qū)過渡區(qū)，地表受人類活動及降水等外力作用，形成寬窄不等的槽、溝、簡易道路，溝槽寬1～2 m，深0.2～0.5 m。

1.3 地層巖性

根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質資料，研究區(qū)及其外圍主要出露的地層為古生界、中生界及新生界，其中，古生界、中生界零星分布，新生界廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)外。其中新生界地層主要包括：(1)第四系上更新統(tǒng)洪積層(Q3pl)、(2)第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層(Q3-4pl)、(3)第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4apl)、(4)第四系全新統(tǒng)湖相沉積層(Q4l)、(5)第四系全新統(tǒng)風積層(Q4eol)。

1.4 地質構造

根據(jù)地質力學，研究區(qū)屬于西域構造體系的東準噶爾復雜構造帶，位于莫欽烏拉山以北，受北東-南西向擠壓，構造形跡呈北西-南東向延展。區(qū)域內(nèi)主要褶皺包括條湖復式向斜和額仁山復背斜。

區(qū)域內(nèi)斷裂構造比較發(fā)育。其中，研究區(qū)南部發(fā)育有下柳樹泉斷裂，該斷裂長度約17 km，是個復活斷裂，衛(wèi)片上呈明顯的平直的線狀構造，并分布線狀草叢帶和泉水。該斷裂切割石炭系、白堊系、新近系，是傾向北的正斷層。

2 研究區(qū)水文地質條件

2.1 含水層特征及分布

研究區(qū)內(nèi)賦存有第四系松散巖類孔隙水及新近系、白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水。

2.1.1 第四系松散巖類孔隙潛水

主要分布在研究區(qū)北部的牛圈湖至沙棗泉一帶，呈近東西向條帶狀分布。受研究區(qū)北部古近-新近紀地層抬升的影響，松散巖類孔隙水在該地段富集，據(jù)(5)-11孔勘探成果，含水層巖性以砂礫石、砂為主，含水層厚度小于10 m，埋藏深度<5 m，滲透系數(shù)6.913 m/d，單井涌水量67.22 m3/d,換算涌水量228.68 m3/d，富水性中等，礦化度<1 g/L，水化學類型為HCO3·SO4-Ca·Na型。

2.1.2 碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

1)新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

該類型水在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布，根據(jù)已有施工鉆孔資料，該類型水在200 m勘探深度內(nèi)可以劃分三層含水層：第一承壓含水層頂板埋深54.66～60.30 m，含水層巖性為含礫粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖，含水層厚度25.55～38.60 m；第二承壓含水層頂板埋深100.26～116.30 m，含水層巖性為含礫砂巖、細砂巖、粉砂巖，含水層厚度12.70～18.35 m；第三承壓含水層頂板埋深148.35～170.73 m，含水層巖性為礫巖、粗砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質砂巖，含水層厚度13.50～60.45 m。單井涌水量58.8～1 767.84 m3/d，換算涌水量3.34～197.34 m3/d，富水性極弱—中等，滲透系數(shù)0.01～0.47 m/d，礦化度0.193～0.557 g/L，水化學類型為HCO3·SO4-Ca·Na型或SO4·HCO3-Ca·Na。

2)白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水

分布范圍與上覆的新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水范圍相同。含水層巖性為粉砂巖、細砂巖，隔水層巖性為泥巖、砂質泥巖。根據(jù)已有鉆孔資料，白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水單井涌水量7.92～136.34 m3/d，換算涌水量0.44～44.83 m3/d，富水性極弱-弱，滲透系數(shù)0.002～0.167 m/d，礦化度<1 g/L。

2.2 地下水補徑排條件

研究區(qū)西南部的莫欽烏拉山為地下水的補給區(qū)，補給源主要為山區(qū)的大氣降水和冰雪消融水，通過基巖裂隙水側向補給、暴雨洪流入滲、河流入滲和河谷潛流補給地下水。地下水徑流在洪積平原中上部以水平運動為主，水力坡度19.61‰～47.79‰；在洪積平原中下部以水平和垂直為主，水力坡度12.24‰～20.2‰。地下水徑流方向為北東向。地下水排泄以泉水溢出、人工開采、蒸發(fā)為主。

新近系、白堊系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水和基巖裂隙水補給源主要為南部山區(qū)的側向徑流補給，補給來源和徑流方向與孔隙潛水一致。其排泄方式主要有：受研究區(qū)北部斷裂的影響，以泉水溢出方式排泄；或是頂托補給上部的孔隙潛水，以蒸發(fā)形式消耗。

2.3 地下水化學特征

2.3.1 潛水水化學特征

第四系松散巖類孔隙潛水主要分布在研究區(qū)北部牛圈湖至大沙棗泉一帶，零星分布于研究區(qū)南側的洪積平原中部。潛水的水化學作用以溶濾作用為主，混合-濃縮作用為副，研究區(qū)內(nèi)洪積平原中部至下部，地下水徑流強烈，巖層透水性好，潛水的礦化度相對較小，一般<1 g/L，形成低礦化度水，順徑流方向，水化學類型由HCO3·SO4-Ca·Na型轉變?yōu)镾O4·HCO3-Ca·Na型；研究區(qū)西北部的牛圈湖一帶，由于古近系-新近系地層抬升，導致地下水埋深變淺，以泉或泉群的形式溢出地表，形成地下水的排泄帶，地下水水化學作用以混合-蒸發(fā)作用為主，水中離子含量增加，礦化度從<1 g/L變?yōu)?1 g/L，水化學類型SO4·HCO3-Ca·Na型轉變?yōu)镾O4-Ca型。

2.3.2 承壓水水化學特征

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)。該類型水的水化學作用以溶濾作用為主，地下水埋藏深，巖層透水性好，地形坡降大，地下水徑流強烈，礦化度相對較小，一般<1 g/L，形成低礦化度水，順水流方向，水化學類型由HCO3·SO4-Ca·Na型轉變?yōu)镾O4·HCO3-Ca·Na型。

3 研究區(qū)供水可行性分析

3.1 地下水資源量

3.1.1 地下水的補給量

研究區(qū)內(nèi)地下水主要接受南部山區(qū)的側向徑流補給，在此，利用斷面法反算研究區(qū)內(nèi)地下水的側向徑流補給量，即地下水補給量。以地下水資源量計算區(qū)通過SK23號鉆孔的垂直于地下水流向斷面(A-A’)為斷面徑流流入量計算斷面。研究區(qū)地下水補給量計算結果見表1所示。因此，研究區(qū)內(nèi)地下水補給資源量為427×104m3。

表1 地下水補給量計算結果表

3.1.2 地下水的儲存量

在300m勘探深度內(nèi)，研究區(qū)內(nèi)可利用的地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水、新近系碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，現(xiàn)根據(jù)相應的公式分別計算出區(qū)內(nèi)潛水儲存量為263×104m3、區(qū)內(nèi)承壓水儲存量為23×104m3。因此，區(qū)內(nèi)地下水的儲存量為286×104m3。

3.2 地下水開采潛力

通過斷面法計算，可知研究區(qū)內(nèi)地下水補給資源量為427×104m3/a。按0.65可開采系數(shù)計，有278×104m3/a的可開采資源量。可開采資源量的組成有側向補給量和無效蒸發(fā)量。

研究區(qū)地下水允許開采量為16 200 m3/d。甲方后期地下水開采量約為2 500 m3/d，約占計算區(qū)地下水允許開采量的15.4%。因此采油廠范圍內(nèi)地下水開采量是有補給保證的。

據(jù)調(diào)查了解，研究區(qū)南部莫欽烏拉山已規(guī)劃在頭道溝、二道溝修建水庫，在三道溝、四道溝進行截潛，水利工程實施后補給源主要為山區(qū)的側向徑流補給以及山前帶的暴雨洪流入滲補給。

綜合以上分析，研究區(qū)內(nèi)地下水在水利工程實施前后，地下水補給源穩(wěn)定，可開采資源量保證程度較高，且儲存量可以做為調(diào)節(jié)量，具有一定的開采潛力。

3.3 水質適用性分析

按照《生活飲用水衛(wèi)生標準》、《工業(yè)鍋爐用水標準》及《地下水質量標準》(GB/T14848-93)分別對研究區(qū)的地下水進行綜合質量評價。

(1)依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)，研究區(qū)內(nèi)地下水檢測指標均低于標準限量，可用作生活飲用。

(2)按照《工業(yè)鍋爐用水標準》評價，研究區(qū)內(nèi)地下水具有鍋垢很多,具有硬沉淀物,起泡,非腐蝕性水的特點，均需處理后可用作工業(yè)鍋爐用水。

(3)按照《地下水質量標準》(GB/T14848-93)評價，研究區(qū)內(nèi)地下水質量可劃分為⑴水質較差區(qū)：主要分布于研究區(qū)中部，呈西南至東北向條帶狀分布。其各項指標大部分為Ⅱ、Ⅲ類，個別項目達到Ⅳ、類；F值4.25～7.2，水質較差。⑵水質極差區(qū)：主要分布于研究區(qū)北部的牛圈湖至大沙棗泉北側一帶。區(qū)內(nèi)地下水綜合評價分值F值>7.20，各項指標大部分為Ⅱ、Ⅲ類，個別項指標達到Ⅳ、Ⅴ類，水質極差。

4 結語

(1)研究區(qū)地勢呈西南高東北低，地勢開闊、平坦，高程范圍為462～1 010 m。地貌屬于山前沖洪積礫質平原。根據(jù)區(qū)域內(nèi)地質資料，研究區(qū)及其外圍主要出露的地層為古生界、中生界及新生界。

(2)研究區(qū)內(nèi)從南向北依次為山前洪積平原中部第四系基本為透水不含水層，下部第四系為主要含水層段，下伏新近系碎屑巖類孔隙裂隙水為本次取水目的層、主要含水層段，新近系下伏分布有白堊系碎屑巖類孔隙裂隙水。區(qū)內(nèi)的取水目的層承壓水主要接受南部山區(qū)的側向徑流補給，由西南向東北方向徑流，以泉水溢出方式或是頂托補給上部的孔隙潛水，以蒸發(fā)形式消耗。

(3)研究區(qū)內(nèi)地下水補給資源量為427×104m3/a，儲存量為2.86×104m3/a。按0.65可開采系數(shù)計，有278×104m3/a的可開采資源量，甲方后期地下水開采量約為2 500 m3/d，約占計算區(qū)地下水允許開采量的15.4%。因此，研究區(qū)內(nèi)地下水在水利工程實施前后，地下水補給源穩(wěn)定，可開采資源量保證程度較高，且儲存量可以做為調(diào)節(jié)量，具有一定的開采潛力。